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具有原邊控制和接收器的感應(yīng)式功率傳輸

發(fā)布時(shí)間:2022-01-07 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】功率的無線傳輸擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。例如,它使易于發(fā)生故障的插頭成為多余,可以將設(shè)備內(nèi)置在具備防潮能力的外殼中。用戶也無須忍受插入電纜的麻煩,大多數(shù)無線功率傳輸應(yīng)用存在于便攜式設(shè)備電池充電領(lǐng)域。


功率的無線傳輸擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。例如,它使易于發(fā)生故障的插頭成為多余,可以將設(shè)備內(nèi)置在具備防潮能力的外殼中。用戶也無須忍受插入電纜的麻煩,大多數(shù)無線功率傳輸應(yīng)用存在于便攜式設(shè)備電池充電領(lǐng)域。


在該領(lǐng)域中有幾項(xiàng)已經(jīng)確立的標(biāo)準(zhǔn)。不過,有很多應(yīng)用不需要任何標(biāo)準(zhǔn)。因此,可以使用個(gè)別優(yōu)化的功率傳輸。圖1顯示了一種感應(yīng)式功率傳輸概念,將兩個(gè)線圈緊靠在一起,在原邊線圈中會(huì)產(chǎn)生交流電,像在變壓器中一樣,通過產(chǎn)生的磁場(chǎng),在副邊線圈中感生交流電。


具有原邊控制和接收器的感應(yīng)式功率傳輸

圖1:具有原邊控制和接收器的感應(yīng)式功率傳輸概念


原則上,原邊發(fā)送器可采用一個(gè)簡(jiǎn)單的振蕩器和少量分立組件構(gòu)建而成,這對(duì)于低功率級(jí)別的傳輸是十分有效的。對(duì)于較高的功率,應(yīng)采用一個(gè)諸如LTC4125之類的集成化發(fā)送器電路。發(fā)送器非常jing確地調(diào)節(jié)到給定的諧振頻率。這使得可利用特定的組件實(shí)現(xiàn)很大功率傳輸。


LTC4125還能檢測(cè)原邊線圈上的異物。例如,倘若一塊金屬緊靠在線圈上,就會(huì)在該金屬中形成渦流。它們使這塊金屬升溫(尤其是在高功率的場(chǎng)合),并會(huì)導(dǎo)致人員受傷。在低功率級(jí)別,異物僅會(huì)引起極其微弱的發(fā)熱,并不會(huì)產(chǎn)生重大風(fēng)險(xiǎn)。LTC4125能檢測(cè)到金屬物體,然后降低功率或中斷功率傳輸。為節(jié)省電能,LTC4125可依據(jù)副邊的功率要求調(diào)整發(fā)送功率。


圖2顯示了一個(gè)采用特定組件的演示電路實(shí)例。該圖顯示了當(dāng)兩個(gè)線圈之間存在特定的偏移或間隔量時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在變壓器中,耦合系數(shù)通常介于0.95和1之間。在無線功率傳輸系統(tǒng)中,0.8至0.05的耦合系數(shù)是很常見的。在圖2中,線圈偏移(單位:毫米)示于x軸。在y軸上則顯示兩個(gè)線圈之間的間隔(也以毫米為單位)。


因此,對(duì)于1W的電池充電功率,假如兩個(gè)線圈完全垂直對(duì)準(zhǔn)(如線圈偏移為零),則兩個(gè)線圈的間隔距離很大可為12mm。功率越高,兩個(gè)線圈必須越靠近和更jing確地對(duì)準(zhǔn)??砂l(fā)送功率可以通過電路元件的選擇進(jìn)行調(diào)整。然而,線圈偏移和線圈間隔之間的關(guān)系將與示例中所示的相似。


具有原邊控制和接收器的感應(yīng)式功率傳輸

圖2:兩個(gè)線圈之間的偏移和間隔所產(chǎn)生的影響


對(duì)于更長(zhǎng)距離的無線功率傳輸,可使用RF功率傳輸。有工作在ISM頻段的測(cè)試裝置。不過,與這里所述的感應(yīng)式耦合方法相比,它們的可發(fā)送功率和傳輸效率要低得多。


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